[发明专利]一种低传输能耗的无人机数据传输方法

说明书

本发明公开了一种低传输能耗的无人机数据传输方法，步骤S1：根据无人机自身参数和任务以及环境的实际情况建立数学模型；步骤S2：利用离散化和线性化技术处理模型；步骤S3：利用基于CCCP(concave‑convex procedure)思想的迭代方法得到最终结果。与现有技术相比较，本发明首先利用无人机自身参数和任务要求以及环境实际情况建立数学优化模型，然后对该数学模型进行离散化和线性化近似处理，最后提出了基于CCCP思想的迭代算法求解该优化问题，最终给出了无人机在完成任务期间的飞行轨迹以及对多个地面终端的传输功率分配和任务分配系数，降低了无人机对地面终端的传输能量消耗。

技术领域

本发明属于无线通信传输技术领域，尤其涉及一种低传输能耗的无人机数据传输方法,具体为无人机对多用户数据传输中的低能耗方法。

背景技术

近年来，利用无人机进行无线通信引起了人们极大的关注。无人机通信系统相对于传统的一些通信系统具有着无可比拟的优势，即低消耗、易部署、高移动性。历史上，无人机主要用于军队，在敌对领土上进行作战任务以减少飞行员的损失。随着成本持续降低和设备小型化，小型无人机(通常重量不超过25千克)现在更容易向公众开放。因此，在民用和商业领域出现了许多新的应用，例如天气监测，森林检测，交通管制，货物运输，紧急搜救和通信中继等等。在无人机实现的各种应用中，无人机在实现高速无线通信方面的应用有望在未来的通信系统中发挥重要作用。事实上，无人机辅助无线通信提供了一种有前景的解决方案，可以为没有基础设施覆盖的设备提供无线连接，例如山区的人烟稀少位置，或自然灾害造成的通信基础设施的损坏区域。目前，无人机在无线通信领域的应用可大致分为三种[1]：第一种是无人机辅助通信，即无人机被用于辅助地面终端进行通信，在服务区内提供无缝无线覆盖，进而提升服务质量。第二种是无人机辅助中继，无人机被用于在两个或多个远距离通信用户中提供可靠的临时无线连接，这种临时的连接可以极大地解决基站的部署成本，并且极具灵活性。第三种是无人辅助数据传输或采集，在这种情况下，无人机主要用于在规定时间内完成一些特殊任务，通常是派遣无人机对大量的分布式无线设备进行数据传输。

现有技术中,通常通过优化无人机路径，寻求在无人机在传输数据过程中低飞行能耗方案，但是该现有技术通常只解决了无人机在单用户情况下的低飞行能耗问题，对无人机在多用户情况下的传输能耗问题并未考虑。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种低传输能耗的无人机数据传输方法，通过CCCP思想的迭代算法求解该优化问题，从而给出了无人机在完成任务期间的飞行轨迹以及对多个地面终端的传输功率分配和任务分配系数，降低了无人机对地面终端的传输能量消耗。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案为：

一种低传输能耗的无人机数据传输方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据无人机自身参数和任务以及环境的实际情况建立数学模型；

步骤S2：利用离散化和线性化技术处理模型；

步骤S3：利用基于CCCP(concave-convex procedure)思想的迭代方法得到最终结果；

其中，步骤S1进一步包括如下步骤(1)至(2)：

步骤(1)：无人机在飞行过程中的路径记为其中T代表无人机执行任务的总时间，地面接收端的位置记为则无人机在T时刻内对第k个地面接收端传输的数据总量为：